淺析6G無(wú)線通信技術(shù)及應(yīng)用

金 淼，夏 燭，席大偉（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310052）

1 概述

人工智能AI、虛擬現(xiàn)實(shí)VR、物聯(lián)網(wǎng)IoT 等各種自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的快速發(fā)展，帶來(lái)了巨大的流量，自動(dòng)系統(tǒng)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域流行，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的傳感器被集成到城市、工業(yè)、汽車、家庭等各種環(huán)境中，以提供智能化、自動(dòng)化的工作及生活，需要具有更加可靠連接的高數(shù)據(jù)速率來(lái)支持這些應(yīng)用程序。

與4G 通信相比，盡管5G 網(wǎng)絡(luò)提供大帶寬、新的QoS、新技術(shù)如毫米波等，但以數(shù)據(jù)為中心的自動(dòng)化系統(tǒng)的快速增長(zhǎng)已然超過(guò)了5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能力，5G 通信在很大程度上忽視了通信、智能、傳感、控制和計(jì)算等功能的融合，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將需要融合特定設(shè)備，要求至少10 Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率，隨著5G 能力達(dá)到極限，新的設(shè)計(jì)目標(biāo)需要引進(jìn)6G技術(shù)。

2 6G通信技術(shù)的服務(wù)能力

與4G/5G 通信相比，6G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和支持能力要求更高，如表1所示。

6G 新興技術(shù)包括太赫茲波段、人工智能、光無(wú)線通信（OWC）、3D 網(wǎng)絡(luò)、無(wú)人機(jī)UAV、智能反射表面IRS和無(wú)線功率傳輸?shù)龋?G 通信將通過(guò)引入這些新技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)功能特性：無(wú)處不在移動(dòng)超寬帶（uMUB）、超高速低延遲通信（uHSLLC）、大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）、超高數(shù)據(jù)密度（uHDD）。應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示。

圖1 6G通信的應(yīng)用架構(gòu)場(chǎng)景

3 6G通信關(guān)鍵技術(shù)

從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程來(lái)看，6G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大多基于5G架構(gòu)，繼承5G優(yōu)勢(shì)并增加改進(jìn)部分新技術(shù)。

3.1 人工智能

5G 通信系統(tǒng)支持部分或非常有限的人工智能，而6G 將完全支持AI 的自動(dòng)化。人工智能在6G 階段將充分發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)從認(rèn)知無(wú)線向智能無(wú)線的轉(zhuǎn)變，機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步為6G 中實(shí)時(shí)通信創(chuàng)造了更多的智能網(wǎng)絡(luò)，在通信中引入人工智能將簡(jiǎn)化和改善實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。

機(jī)器學(xué)習(xí)有可能應(yīng)用于射頻信號(hào)處理、頻譜挖掘和頻譜映射，將光子技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，推動(dòng)人工智能在6G中的進(jìn)化，從而構(gòu)建一個(gè)基于光子的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)。物理層采用基于人工智能的編解碼器，深度學(xué)習(xí)信道狀態(tài)估計(jì)，自動(dòng)調(diào)制分類，在數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層，基于深度學(xué)習(xí)的資源分配、智能流量預(yù)測(cè)和控制被廣泛研究以滿足6G 需求。人工智能技術(shù)將有助于實(shí)現(xiàn)6G 通信中uMUB、uHSLLC、mMTC 和uHDD服務(wù)的目標(biāo)。

3.2 太赫茲通信

太赫茲（THz）波又稱亞毫米輻射，通常指0.1～10 THz 頻帶，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)在0.03～3 mm。根據(jù)ITU－R 建議，275 GHz～3 THz 是太赫茲通信頻段的主要部分，6G 通信的容量將通過(guò)增加太赫茲波段（275 GHz～3 THz）到mmWave 波段（30～300 GHz）來(lái)提升。275 GHz～3 THz范圍內(nèi)的波段還沒(méi)有在全球范圍內(nèi)被分配用于任何用途，因此具有實(shí)現(xiàn)理想的高數(shù)據(jù)速率的潛力。當(dāng)這個(gè)太赫茲波段添加到現(xiàn)有的mmWave 波段時(shí)，總波段容量至少增加11.11倍。

5G 引入了mmWave 頻率以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，并支持新的應(yīng)用。然而，6G的目標(biāo)是將頻帶邊界推向太赫茲以滿足更高的需求，太赫茲頻段將在6G通信中成為高數(shù)據(jù)速率通信的前沿領(lǐng)域。

3.3 光無(wú)線技術(shù)

除了基于射頻的通信，光無(wú)線（OWC）技術(shù)還可用于6G 通信，用于所有可能的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，這些還可以連通到前端/回傳網(wǎng)絡(luò)連接。光保真、可見(jiàn)光通信（VLC）、光學(xué)攝像機(jī)通信、基于光帶的FSO 通信等OWC 技術(shù)已經(jīng)成為眾所周知的技術(shù)。這些通信技術(shù)將廣泛應(yīng)用于V2X 通信、室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位、VR 和水下OWC 等應(yīng)用?；跓o(wú)線光學(xué)技術(shù)的通信可以提供非常高的數(shù)據(jù)速率、低延遲和安全。

基于光學(xué)波段的激光雷達(dá)是6G 通信中的高分辨率三維測(cè)繪技術(shù)，OWC 將增強(qiáng)uMUB、uHSLLC、mMTC和uHDD 服務(wù)在6G 通信系統(tǒng)中的支持。發(fā)光二極管（LED）技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)的發(fā)展是6G 中OWC 的2個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，基于不同波長(zhǎng)的白光將有利于通過(guò)波分多路復(fù)用加速吞吐量性能，導(dǎo)致超高速數(shù)據(jù)速率VLC 接入點(diǎn)能達(dá)到100+Gbit/s，microLED 陣列的大規(guī)模并行化將進(jìn)一步提高6G 通信目標(biāo)Tbit/s 的數(shù)據(jù)速率。

3.4 無(wú)線光通信前端/回傳網(wǎng)絡(luò)

由于地理位置偏遠(yuǎn)和連接復(fù)雜，不可能總有光纖連接作為回程網(wǎng)絡(luò)，為小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署光纖鏈路可能不是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。FSO 前端/回傳網(wǎng)絡(luò)正在超5G 通信系統(tǒng)中嶄露頭角，F(xiàn)SO 系統(tǒng)的發(fā)射和接收特性與光纖網(wǎng)絡(luò)相似，F(xiàn)SO 是在6G 中提供前端/回傳連接的優(yōu)秀技術(shù)。

利用無(wú)線光通信，甚至可以在10 000 km 以上的遠(yuǎn)距離進(jìn)行通信。FSO 支持海洋、外空、水下、孤島等偏遠(yuǎn)和非偏遠(yuǎn)地區(qū)的大容量回傳連接。無(wú)線光通信前端/回傳是5G 和6G 網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)的問(wèn)題，而在6G 中更為關(guān)鍵，一是它需要更高的前路/回傳連接容量，二是與5G 相比，它將需要更多的遠(yuǎn)程連接。FSO 通信可以同時(shí)支持這2 種功能，成為6G 通信系統(tǒng)提升uMUB和uHSLLC服務(wù)的關(guān)鍵因素。

3.5 大規(guī)模MIMO和智能反射表面IRS

大規(guī)模MIMO技術(shù)是6G系統(tǒng)支持uHSLLC、mMTC和uHDD 服務(wù)的關(guān)鍵。與5G 相比，6G 無(wú)線系統(tǒng)將從傳統(tǒng)的大規(guī)模MIMO轉(zhuǎn)向智能反射表面IRS，為無(wú)線通信和異構(gòu)設(shè)備提供大型表面。IRS 是一種新興的硬件技術(shù)，在節(jié)能綠色通信方面具有巨大的潛力，也被稱為超表面，由許多反射二極管單元組成，可以反射任何入射的電磁信號(hào)與可調(diào)的相移，這些重構(gòu)智能表面材料可集成指數(shù)調(diào)制來(lái)提高6G網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，利用可調(diào)的反射移相信號(hào)和發(fā)射信號(hào)，還可以提高系統(tǒng)的能量效率。在即將到來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)中，這種技術(shù)將被認(rèn)為是最大限度地提高數(shù)據(jù)速率和最小化傳輸功率的解決方案。

3.6 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)俏磥?lái)通信系統(tǒng)中管理海量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际劫~本技術(shù)的一種形式。分布式賬本是分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)或計(jì)算設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)復(fù)制并保存一個(gè)相同的分類賬副本，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理區(qū)塊鏈，可以不受中央授權(quán)機(jī)構(gòu)或服務(wù)器的控制而存在。區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)被聚集在一起，并被構(gòu)造成塊，這些塊使用密碼學(xué)連接和保護(hù)，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是對(duì)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的完美補(bǔ)充，具有更好的安全性、私密性、互操作性、可靠性和可擴(kuò)展性。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)將為6G通信系統(tǒng)的海量連接提供跨設(shè)備互操作性、海量數(shù)據(jù)的可追溯性、不同物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主交互、可靠性等多項(xiàng)設(shè)施，以達(dá)到uHSLLC服務(wù)的目標(biāo)。

3.7 3D網(wǎng)絡(luò)

6G 系統(tǒng)將集成地面和機(jī)載網(wǎng)絡(luò)，為垂直擴(kuò)展的用戶提供通信支持。3D 基站是通過(guò)低軌道衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)提供的，在高度和相關(guān)自由度方面增加了新的維度，使得3D 連接與傳統(tǒng)的2D 網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，6G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將提供3D覆蓋，將地面網(wǎng)絡(luò)、無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星系統(tǒng)相結(jié)合的分散6G網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和嚴(yán)格的無(wú)縫接入，甚至覆蓋海洋和山區(qū)。

3.8 量子通信

先進(jìn)的量子計(jì)算和量子通信技術(shù)將在6G中部署，以提供嚴(yán)格的安全性來(lái)抵御各種網(wǎng)絡(luò)攻擊。新興的量子計(jì)算范式、量子機(jī)器學(xué)習(xí)及其與通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用被認(rèn)為是6G的核心促成因素，量子計(jì)算和工程的升級(jí)需要解決復(fù)雜的任務(wù)，量子通信采用基于量子不可克隆定理和不確定性原理的量子密鑰，提供了較強(qiáng)的安全性。這些信息用光子或量子粒子編碼在量子態(tài)中，根據(jù)全量子原理，在不篡改的情況下無(wú)法訪問(wèn)或克隆。此外，由于量子比特的疊加特性，量子通信提高了吞吐量。

3.9 無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)UAV 是6G 無(wú)線通信的一個(gè)基本元素。在許多情況下，使用無(wú)人機(jī)技術(shù)提供高數(shù)據(jù)速率的無(wú)線連接?；緦?shí)體安裝在無(wú)人機(jī)上，以提供蜂窩連接。無(wú)人機(jī)具有固定基站基礎(chǔ)設(shè)施中不具備的某些特點(diǎn)，如易于部署、強(qiáng)大的視線連接和具有可控制機(jī)動(dòng)性的自由度。在諸如自然災(zāi)害等緊急情況下，地面通信基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施在經(jīng)濟(jì)上是不可行的，有時(shí)也不可能在動(dòng)蕩的環(huán)境中提供任何服務(wù)，無(wú)人機(jī)可以很容易地處理這些情況。無(wú)人機(jī)將成為無(wú)線通信領(lǐng)域的新方式。該技術(shù)可以滿足uMUB、uHSLLC、mMTC 和uHDD 等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基本需求。無(wú)人機(jī)還可以用于多種目的，如加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接、火災(zāi)探測(cè)、災(zāi)難發(fā)生時(shí)的應(yīng)急服務(wù)、安全和監(jiān)控、污染監(jiān)測(cè)、停車監(jiān)測(cè)、事故監(jiān)測(cè)等。

3.10 無(wú)蜂窩通信

多頻率和不同通信技術(shù)的緊密集成將是6G 系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此，用戶將無(wú)縫地從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而不需要在設(shè)備中進(jìn)行任何手動(dòng)配置。在6G中，傳統(tǒng)的蜂窩通信和正交通信的概念將分別轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)蜂窩通信和非正交通信，最好的網(wǎng)絡(luò)是從現(xiàn)有的通信技術(shù)中自動(dòng)選擇出來(lái)的，這將打破無(wú)線通信中蜂窩概念的限制。

6G 無(wú)蜂窩通信將克服所有切換失敗、切換延遲、數(shù)據(jù)丟失和乒乓效應(yīng)問(wèn)題，并提供更好的服務(wù)質(zhì)量。無(wú)蜂窩通信將通過(guò)多連通性和多層混合技術(shù)以及在設(shè)備中使用不同的和異構(gòu)的無(wú)線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.11 無(wú)線信息與能量傳輸?shù)募?/h3>

無(wú)線信息與能量傳輸?shù)募桑╓IET）在通信領(lǐng)域?qū)⑹?G 中最具創(chuàng)新性的技術(shù)之一，WIET 使用與無(wú)線通信系統(tǒng)相同的領(lǐng)域和波段，傳感器和智能手機(jī)在通信過(guò)程中通過(guò)無(wú)線電力傳輸來(lái)充電，WIET 是一種延長(zhǎng)電池充電無(wú)線系統(tǒng)壽命的技術(shù)。因此，沒(méi)有電池的設(shè)備也可支持6G連接。

3.12 感知通信集成

自主無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素是能夠持續(xù)感知環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，并在不同節(jié)點(diǎn)之間交換信息。在6G 中，傳感系統(tǒng)將與通信系統(tǒng)緊密集成，以支持自主系統(tǒng)。海量的感知對(duì)象、復(fù)雜的通信資源、多級(jí)計(jì)算資源和多級(jí)緩存資源是實(shí)現(xiàn)這一集成的真正挑戰(zhàn)因素。

3.13 接入回傳網(wǎng)絡(luò)整合

6G 接入網(wǎng)的密度將是巨大的，每個(gè)接入網(wǎng)都涉及回傳連接，如光纖和FSO 網(wǎng)絡(luò)。接入和回傳網(wǎng)絡(luò)緊密集成足以處理大多數(shù)接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入。

3.14 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)切片

動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)切片允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商采用專用虛擬網(wǎng)絡(luò)向廣泛的用戶、車輛、機(jī)器和行業(yè)提供任何服務(wù)的優(yōu)化交付。在6G 通信系統(tǒng)中許多用戶連接到大量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是管理的基本要素之一。軟件定義的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)切片的基本技術(shù)，也影響了云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)管理中的規(guī)范，如網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)集中的控制器來(lái)動(dòng)態(tài)地引導(dǎo)和管理流量，編排網(wǎng)絡(luò)資源分配以實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。

3.15 全息波束

波束形成是一種信號(hào)處理過(guò)程，通過(guò)它可以引導(dǎo)天線陣列向特定方向發(fā)射無(wú)線電信號(hào)。它是智能天線或先進(jìn)天線系統(tǒng)的一個(gè)子集，該波束形成技術(shù)具有高信噪比、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)效率高等優(yōu)點(diǎn)。全息波束形成（HBF）是一種新的波束形成方法，它采用軟件定義的天線，與MIMO 系統(tǒng)有很大的不同。HBF 是6G 中有效、靈活地傳輸和接收多天線通信設(shè)備信號(hào)的一種有利方法。在物理層安全、無(wú)線功率傳輸、增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋和定位等領(lǐng)域，HBF可以發(fā)揮重要作用。

3.16 大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析是分析各種大數(shù)據(jù)集或大數(shù)據(jù)的復(fù)雜過(guò)程，揭示信息，如隱藏的模式、未知的關(guān)聯(lián)和客戶傾向，以確保全面的數(shù)據(jù)管理。大數(shù)據(jù)從各種各樣的來(lái)源收集，如視頻、社交網(wǎng)絡(luò)、圖像和傳感器，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于6G系統(tǒng)中處理大量數(shù)據(jù)。利用海量數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習(xí)工具的前景有望通過(guò)自動(dòng)化和自我優(yōu)化推進(jìn)6G網(wǎng)絡(luò)，大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的一個(gè)例子是端到端延遲減少，機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合將通過(guò)預(yù)測(cè)分析確定用戶數(shù)據(jù)的最佳路徑，以減少6G系統(tǒng)的端到端延遲。

3.17 后向散射通信

環(huán)境后向散射無(wú)線通信通過(guò)使用現(xiàn)有的射頻信號(hào)，如環(huán)境電視和蜂窩傳輸，使2個(gè)無(wú)電池設(shè)備之間能夠相互作用，在較短的通信范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)合理的數(shù)據(jù)速率。微小的監(jiān)測(cè)信號(hào)可以通過(guò)不消耗任何能量的傳感器傳輸，后向散射通信系統(tǒng)中的無(wú)電池節(jié)點(diǎn)使其成為未來(lái)6G 網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模連接的候選技術(shù)。而在這樣的系統(tǒng)中，獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確相位和信道狀態(tài)是一個(gè)關(guān)鍵的要求，非相干通信可以被認(rèn)為是滿足這些要求的一個(gè)有前途的使能。此外，非相干后向散射通信可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中提供優(yōu)化的資源利用和業(yè)務(wù)增強(qiáng)。

3.18 主動(dòng)緩存

大規(guī)模部署6G 小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)是顯著提高網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋率和移動(dòng)性管理的關(guān)鍵手段之一，這將在基站上造成巨大的下行鏈路流量過(guò)載，主動(dòng)緩存已經(jīng)成為減少訪問(wèn)延遲和流量卸載、提高用戶體驗(yàn)質(zhì)量的基本解決方案。研究主動(dòng)內(nèi)容緩存、干擾管理、智能編碼方案和調(diào)度技術(shù)聯(lián)合優(yōu)化對(duì)6G通信是必不可少的。

3.19 移動(dòng)邊緣計(jì)算

由于分布式的海量云應(yīng)用，移動(dòng)增強(qiáng)邊緣計(jì)算（MEEC）成為6G 技術(shù)的重要組成部分?；谌斯ぶ悄艿腗EEC的實(shí)現(xiàn)將充分利用大數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)控制的計(jì)算，邊緣智能是一種新興的規(guī)范，它滿足了即將到來(lái)的異構(gòu)計(jì)算、通信和高維智能配置的通用服務(wù)場(chǎng)景的刺激性需求。

4 6G通信網(wǎng)絡(luò)特性

6G 技術(shù)能力特征中，系統(tǒng)的同時(shí)無(wú)線連接能力將比5G 系統(tǒng)高1 000 倍，與5G 中的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）相比，6G 將提供無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)uMUB，超可靠低延遲是5G通信的一個(gè)關(guān)鍵特性，它也將成為提供uHSLLC 的6G 通信的關(guān)鍵因素。6G 通信系統(tǒng)將提供大規(guī)模連接設(shè)備（高達(dá)1 000萬(wàn)/km2），提供任意覆蓋地區(qū)Gbit/s 級(jí)別速率，甚至新覆蓋環(huán)境如天空（10 000 km）和海洋（20 n mile），6G 系統(tǒng)將提供超長(zhǎng)的電池壽命和用于能量收集的先進(jìn)電池技術(shù)，6G 系統(tǒng)中移動(dòng)設(shè)備不需要單獨(dú)充電。

針對(duì)不同6G 服務(wù)類型可以展示uMUB、uHSLLC、mMTC 和uHDD 不同特征業(yè)務(wù)下適用的6G 技術(shù)，每種技術(shù)都可以增強(qiáng)1個(gè)或多個(gè)服務(wù)，如表2所示。

表2 不同6G服務(wù)下的新興技術(shù)特征

5 6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景探討

全人工智能將被集成到6G通信系統(tǒng)中，所有的網(wǎng)絡(luò)儀表、管理、物理層信號(hào)處理、資源管理、基于業(yè)務(wù)的通信等都將使用AI進(jìn)行融合，它將催生工業(yè)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

5.1 超級(jí)智能社會(huì)

6G 網(wǎng)絡(luò)的基于人工智能的M2M 通信和能源收集，將加速智能社會(huì)的建設(shè)。目前以數(shù)據(jù)為中心的自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)超過(guò)了5G的水平，在一些應(yīng)用領(lǐng)域如XR 設(shè)備甚至要求超過(guò)10 Gbit/s 的傳輸速率。6G 系統(tǒng)將有助于促進(jìn)無(wú)人車等業(yè)務(wù)的真正部署，6G 系統(tǒng)中mMUB 和uHLSLLC 服務(wù)將提供可靠的車輛到一切和車輛到服務(wù)器的連接支持、支持地面控制器和無(wú)人機(jī)與地面之間的系統(tǒng)通信。通過(guò)智能移動(dòng)設(shè)備等使用，6G無(wú)線連接將使社會(huì)變得超級(jí)智能。

5.2 擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)服務(wù)

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)XR 是指由計(jì)算機(jī)技術(shù)和可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的所有真實(shí)和虛擬環(huán)境以及人機(jī)交互的結(jié)合，集合了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等所有的表現(xiàn)形式，是6G 通信系統(tǒng)的基本特征，所有這些功能都使用3D對(duì)象和AI作為其關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)元素。

除提供計(jì)算、認(rèn)知、存儲(chǔ)、人類感官、生理等感知需求外，6G 將通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)集成和高質(zhì)量的無(wú)線連接，提供真正沉浸式的AR/MR/VR 體驗(yàn)，可穿戴設(shè)備（如XR）的高級(jí)功能、高清圖像、全息影像及五感通信等加速了人與人之間、物與物之間通信的機(jī)會(huì)，提供游戲、體育等創(chuàng)新娛樂(lè)和企業(yè)服務(wù)而不受時(shí)間和地點(diǎn)限制，6G 系統(tǒng)提供的高數(shù)據(jù)速率、低延遲和高可靠的無(wú)線連接促進(jìn)真正的XR 體驗(yàn)。6G 服務(wù)uHLSLLC 將使XR應(yīng)用在未來(lái)成功部署。

5.3 無(wú)線腦機(jī)交互

腦機(jī)接口（brain－computer interface，BCI）是一種控制智能社會(huì)中日常使用的家電的方法，特別是家用電器和醫(yī)療器械，它是大腦和外部設(shè)備之間的直接通信路徑。BCI獲取大腦信號(hào)，將其傳輸?shù)綌?shù)字設(shè)備，并分析和解釋這些信號(hào)為進(jìn)一步的命令或行動(dòng)。與5G相比，無(wú)線BCI要求有保證的高數(shù)據(jù)速率、超低延遲和超高可靠性，如XR 和多腦控制電影院、腦到物通信都需要非常高的吞吐量（＞10 Gbit/s）和超可靠的連接。uHLSLLC和uMTC在6G無(wú)線通信中的功能將支持BCI系統(tǒng)在智能生活中的實(shí)現(xiàn)。

5.4 觸覺(jué)通信

6G 無(wú)線通信將支持觸覺(jué)通信，遠(yuǎn)程用戶能夠通過(guò)實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)享受觸覺(jué)體驗(yàn)，這種類型的交流被廣泛應(yīng)用于人工智能和機(jī)器人傳感器等領(lǐng)域，如殘疾人通過(guò)觸摸學(xué)習(xí)、外科手術(shù)中的醫(yī)療觸覺(jué)方式等。6G通信網(wǎng)絡(luò)的uHLSLLC、mMTC 和uHDD 特性可以促進(jìn)觸覺(jué)系統(tǒng)和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

5.5 智能醫(yī)療和生物醫(yī)學(xué)通信

醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)也將受益于6G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)锳R/VR、全息遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、移動(dòng)邊緣計(jì)算和人工智能等創(chuàng)新將有助于構(gòu)建智能醫(yī)療系統(tǒng)。6G 網(wǎng)絡(luò)將為醫(yī)療系統(tǒng)提供可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，甚至遠(yuǎn)程手術(shù)也可以通過(guò)6G 通信實(shí)現(xiàn)。高數(shù)據(jù)速率、低延遲、超可靠的6G 網(wǎng)絡(luò)將有助于快速可靠地傳輸大量醫(yī)療數(shù)據(jù)，提高醫(yī)療服務(wù)的可訪問(wèn)性和醫(yī)療質(zhì)量。另外，太赫茲作為6G的關(guān)鍵技術(shù)之一，在醫(yī)療保健服務(wù)中具有潛在的用途，如在皮膚醫(yī)學(xué)、口腔保健、制藥工業(yè)和醫(yī)學(xué)成像方面的太赫茲脈沖成像。

此外，生物醫(yī)學(xué)通信是6G無(wú)線通信系統(tǒng)的一個(gè)重要前景。提供無(wú)電池通信技術(shù)的體內(nèi)傳感器主要用于可靠和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，應(yīng)用于臨床診斷、運(yùn)動(dòng)和人機(jī)界面。6G的uMUB和uHLSLLC服務(wù)可以表征這些應(yīng)用。

5.6 萬(wàn)物互聯(lián)

5G 被認(rèn)為是IoE 的開(kāi)端，解決了從標(biāo)準(zhǔn)化到商業(yè)化的諸多挑戰(zhàn)。6G系統(tǒng)將提供全面的IoE支持，IoE用于智能社會(huì)如智能汽車、智能健康和智能行業(yè)，節(jié)能傳感器節(jié)點(diǎn)的使用被認(rèn)為是在6G 中支持大規(guī)模IoE連接的關(guān)鍵因素之一。低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）具有支持廣域覆蓋（多達(dá)20 km）網(wǎng)絡(luò)的潛力，且電池壽命長(zhǎng)（＞10 年），部署成本低，LPWAN 參與了大多數(shù)IoE用例。本應(yīng)用程序支持6G 通信的uMUB、uHLSLLC、uHDD等特性。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著信息通信不斷發(fā)展，5G 終將無(wú)法完全滿足無(wú)線通信不斷增長(zhǎng)的需求，而關(guān)于6G的研究仍處于起步階段。本文對(duì)實(shí)現(xiàn)6G 通信目標(biāo)的技術(shù)和應(yīng)用前景進(jìn)行了研究，深入探討6G 通信關(guān)鍵技術(shù)特性和部署，展望未來(lái)6G 通信目標(biāo)可能的應(yīng)用前景和方向，為后續(xù)6G技術(shù)的研究設(shè)計(jì)發(fā)展提供參考。